设计模式—建造者模式

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2020-02-04
原文链接:mp.weixin.qq.com

一、模式定义

造者模式(Builder Pattern):将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们,用户不需要知道内部的具体构建细节。建造者模式属于对象创建型模式。根据中文翻译的不同,建造者模式又可以称为生成器模式。

二、模式结构

建造者模式包含如下角色:

  • Builder:抽象建造者

  • ConcreteBuilder:具体建造者

  • Director:指挥者

  • Product:产品角色

三、时序图

四、简单实现

电脑的组装过程较为复杂,步骤繁多,但是顺序却是不固定的。下面我们以组装电脑为例来演示一下简单且经典的builder模式

package com.dp.example.builder;/** * Computer产品抽象类, 为了例子简单, 只列出这几个属性 * * @author mrsimple * */public abstract class Computer {    protected int mCpuCore = 1;    protected int mRamSize = 0;    protected String mOs = "Dos";    protected Computer() {    }    // 设置CPU核心数    public abstract void setCPU(int core);    // 设置内存    public abstract void setRAM(int gb);    // 设置操作系统    public abstract void setOs(String os);    @Override    public String toString() {        return "Computer [mCpuCore=" + mCpuCore + ", mRamSize=" + mRamSize                + ", mOs=" + mOs + "]";    }}package com.dp.example.builder;/** * Apple电脑 */public class AppleComputer extends Computer {    protected AppleComputer() {    }    @Override    public void setCPU(int core) {        mCpuCore = core;    }    @Override    public void setRAM(int gb) {        mRamSize = gb;    }    @Override    public void setOs(String os) {        mOs = os;    }}package com.dp.example.builder;package com.dp.example.builder;/** * builder抽象类 * */public abstract class Builder {    // 设置CPU核心数    public abstract void buildCPU(int core);    // 设置内存    public abstract void buildRAM(int gb);    // 设置操作系统    public abstract void buildOs(String os);    // 创建Computer    public abstract Computer create();}package com.dp.example.builder;public class ApplePCBuilder extends Builder {    private Computer mApplePc = new AppleComputer();    @Override    public void buildCPU(int core) {        mApplePc.setCPU(core);    }    @Override    public void buildRAM(int gb) {        mApplePc.setRAM(gb);    }    @Override    public void buildOs(String os) {        mApplePc.setOs(os);    }    @Override    public Computer create() {        return mApplePc;    }}package com.dp.example.builder;public class Director {    Builder mBuilder = null;    /**     *     * @param builder     */    public Director(Builder builder) {        mBuilder = builder;    }    /**     * 构建对象     *     * @param cpu     * @param ram     * @param os     */    public void construct(int cpu, int ram, String os) {        mBuilder.buildCPU(cpu);        mBuilder.buildRAM(ram);        mBuilder.buildOs(os);    }}/** * 经典实现较为繁琐 * * @author mrsimple * */public class Test {    public static void main(String[] args) {        // 构建器        Builder builder = new ApplePCBuilder();        // Director        Director pcDirector = new Director(builder);        // 封装构建过程, 4核, 内存2GB, Mac系统        pcDirector.construct(4, 2, "Mac OS X 10.9.1");        // 构建电脑, 输出相关信息        System.out.println("Computer Info : " + builder.create().toString());    }}

五、Android源码中模式实现

在Android源码中,我们最常用到的Builder模式就是AlertDialog.Builder, 使用该Builder来构建复杂的AlertDialog对象。简单示例如下 :

//显示基本的AlertDialogprivate void showDialog(Context context) {    AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(context);    builder.setIcon(R.drawable.icon);    builder.setTitle("Title");    builder.setMessage("Message");    builder.setPositiveButton("Button1",            new DialogInterface.OnClickListener() {                public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {                    setTitle("点击了对话框上的Button1");                }            });    builder.setNeutralButton("Button2",            new DialogInterface.OnClickListener() {                public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {                    setTitle("点击了对话框上的Button2");                }            });    builder.setNegativeButton("Button3",            new DialogInterface.OnClickListener() {                public void onClick(DialogInterface dialog, int whichButton) {                    setTitle("点击了对话框上的Button3");                }            });    builder.create().show();  // 构建AlertDialog, 并且显示}

结果 : result

下面我们看看AlertDialog的相关源码 :

// AlertDialogpublic class AlertDialog extends Dialog implements DialogInterface {    // Controller, 接受Builder成员变量P中的各个参数    private AlertController mAlert;    // 构造函数    protected AlertDialog(Context context, int theme) {        this(context, theme, true);    }    // 4 : 构造AlertDialog    AlertDialog(Context context, int theme, boolean createContextWrapper) {        super(context, resolveDialogTheme(context, theme), createContextWrapper);        mWindow.alwaysReadCloseOnTouchAttr();        mAlert = new AlertController(getContext(), this, getWindow());    }    // 实际上调用的是mAlert的setTitle方法    @Override    public void setTitle(CharSequence title) {        super.setTitle(title);        mAlert.setTitle(title);    }    // 实际上调用的是mAlert的setCustomTitle方法    public void setCustomTitle(View customTitleView) {        mAlert.setCustomTitle(customTitleView);    }    public void setMessage(CharSequence message) {        mAlert.setMessage(message);    }    // AlertDialog其他的代码省略    // ************  Builder为AlertDialog的内部类   *******************    public static class Builder {        // 1 : 存储AlertDialog的各个参数, 例如title, message, icon等.        private final AlertController.AlertParams P;        // 属性省略        /**         * Constructor using a context for this builder and the {@link AlertDialog} it creates.         */        public Builder(Context context) {            this(context, resolveDialogTheme(context, 0));        }        public Builder(Context context, int theme) {            P = new AlertController.AlertParams(new ContextThemeWrapper(                    context, resolveDialogTheme(context, theme)));            mTheme = theme;        }        // Builder的其他代码省略 ......        // 2 : 设置各种参数        public Builder setTitle(CharSequence title) {            P.mTitle = title;            return this;        }        public Builder setMessage(CharSequence message) {            P.mMessage = message;            return this;        }        public Builder setIcon(int iconId) {            P.mIconId = iconId;            return this;        }        public Builder setPositiveButton(CharSequence text, final OnClickListener listener) {            P.mPositiveButtonText = text;            P.mPositiveButtonListener = listener;            return this;        }        public Builder setView(View view) {            P.mView = view;            P.mViewSpacingSpecified = false;            return this;        }        // 3 : 构建AlertDialog, 传递参数        public AlertDialog create() {            // 调用new AlertDialog构造对象, 并且将参数传递个体AlertDialog            final AlertDialog dialog = new AlertDialog(P.mContext, mTheme, false);            // 5 : 将P中的参数应用的dialog中的mAlert对象中            P.apply(dialog.mAlert);            dialog.setCancelable(P.mCancelable);            if (P.mCancelable) {                dialog.setCanceledOnTouchOutside(true);            }            dialog.setOnCancelListener(P.mOnCancelListener);            if (P.mOnKeyListener != null) {                dialog.setOnKeyListener(P.mOnKeyListener);            }            return dialog;        }    }}

可以看到,通过Builder来设置AlertDialog中的title, message, button等参数, 这些参数都存储在类型为AlertController.AlertParams的成员变量P中,AlertController.AlertParams中包含了与之对应的成员变量。在调用Builder类的create函数时才创建AlertDialog, 并且将Builder成员变量P中保存的参数应用到AlertDialog的mAlert对象中,即P.apply(dialog.mAlert)代码段。我们看看apply函数的实现 :

public void apply(AlertController dialog) {    if (mCustomTitleView != null) {        dialog.setCustomTitle(mCustomTitleView);    } else {        if (mTitle != null) {            dialog.setTitle(mTitle);        }        if (mIcon != null) {            dialog.setIcon(mIcon);        }        if (mIconId >= 0) {            dialog.setIcon(mIconId);        }        if (mIconAttrId > 0) {            dialog.setIcon(dialog.getIconAttributeResId(mIconAttrId));        }    }    if (mMessage != null) {        dialog.setMessage(mMessage);    }    if (mPositiveButtonText != null) {        dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_POSITIVE, mPositiveButtonText,                mPositiveButtonListener, null);    }    if (mNegativeButtonText != null) {        dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_NEGATIVE, mNegativeButtonText,                mNegativeButtonListener, null);    }    if (mNeutralButtonText != null) {        dialog.setButton(DialogInterface.BUTTON_NEUTRAL, mNeutralButtonText,                mNeutralButtonListener, null);    }    if (mForceInverseBackground) {        dialog.setInverseBackgroundForced(true);    }    // For a list, the client can either supply an array of items or an    // adapter or a cursor    if ((mItems != null) || (mCursor != null) || (mAdapter != null)) {        createListView(dialog);    }    if (mView != null) {        if (mViewSpacingSpecified) {            dialog.setView(mView, mViewSpacingLeft, mViewSpacingTop, mViewSpacingRight,                    mViewSpacingBottom);        } else {            dialog.setView(mView);        }    }}

实际上就是把P中的参数挨个的设置到AlertController中, 也就是AlertDialog中的mAlert对象。从AlertDialog的各个setter方法中我们也可以看到,实际上也都是调用了mAlert对应的setter方法。在这里,Builder同时扮演了上文中提到的builder、ConcreteBuilder、Director的角色,简化了Builder模式的设计。

六、优缺点

优点

良好的封装性, 使用建造者模式可以使客户端不必知道产品内部组成的细节;

建造者独立,容易扩展;

在对象创建过程中会使用到系统中的一些其它对象,这些对象在产品对象的创建过程中不易得到。

缺点

会产生多余的Builder对象以及Director对象,消耗内存;

对象的构建过程暴露。

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